[發明專利]一種石墨烯薄膜的圖形化方法

在審

• 申請號: 201410298301.7
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104051239A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 潘洪亮;崔華亭;史浩飛;余崇圣;張為國;鐘達
• 申請（專利權）人: 重慶墨希科技有限公司;中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;G03F7/42
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，涉及一種圖形化石墨烯薄膜的方法。

背景技術

石墨烯具有優異的綜合理化性能，自問世以來備受關注；單層石墨烯的方塊電阻低至5Ω/sq，全波段的透光度均高于97％，且具有極高的電子遷移率，在極限尺寸線依然保持良好的電學特征；成為半導體領域硅的重要替代者，具有廣闊的運用前景。

圖形化是利用石墨烯制造半導體器件必不可少的環節，由于石墨烯化學性質極為穩定，普通酸堿刻蝕圖形化法效果較差，而等離子刻蝕法對環境設備要求過高，不能用于大規模生產；因此，目前圖形化以及成為制約石墨烯工業推廣的關鍵因素，有必要開發一種新型低成本高效圖形化石墨烯的方法以推廣石墨烯的產業化運用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種石墨烯薄膜的圖形化方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種石墨烯薄膜的圖形化方法，該方法在臭氧環境中用紫外線透過石墨烯掩膜板對石墨烯薄膜進行圖形化。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的優選，該方法具體包括以下步驟：

1)、制備石墨烯薄膜并轉移到襯底上；

2)、制作石墨烯掩膜板；

3)、將石墨烯掩膜板和石墨烯薄膜放置在臭氧環境中；

4)、圖形化：紫外線透過掩膜板到達石墨烯薄膜表面對其進行圖形化。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的進一步優選，步驟1采用CVD法在金屬薄膜上生長石墨烯薄膜，所述金屬薄膜為銅箔、鋁箔或鎳箔。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的進一步優選，步驟1所述襯底為玻璃、PET薄膜、Si、SiO₂或P₃N₄。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的進一步優選，所述石墨烯掩膜板為石英玻璃掩膜板或鏤空的錫箔紙掩膜板。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的另一種優選，所述紫外線波長為150nm—300nm。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的另一種優選，所述臭氧環境中壓力為常壓。

作為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的進一步優選，圖形化時紫外線照射時間為10min-120min，紫外線強度為20-100mW/cm²。

本發明的有益效果在于：本發明圖形化石墨烯薄膜的方法，只需在特定臭氧環境中采用一定波長的紫外線對石墨烯薄膜照射適當時間即可實現對石墨烯薄膜的圖形化。此時，紫外線一方面將臭氧分解為活性氧離子，另一方面對石墨烯進行轟擊后產生部分脫落碳原子；而在此條件下，氧活性離子與游離的碳原子迅速結合，生成二氧化碳氣體，消除游離碳原子對刻蝕的不利影響。

從而從總體上看，石墨烯在這樣的環境中被快速刻蝕；采用本發明的方法圖形化石墨烯時不僅生產成本低，而且加工效率高，為石墨烯的工業化應用掃清了重要的技術性障礙。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明石墨烯薄膜圖形化方法的工藝流程圖；

圖2為實施例1石墨烯薄膜圖形化方法示意圖，圖中箭頭表示紫外線方向；

圖3為實施例1石墨烯薄膜圖形化方法所用掩膜板結構圖；

圖4為實施例1石墨烯薄膜圖形化后的光學照片。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明石墨烯薄膜的圖形化方法，包括以下基本步驟：1、制備石墨烯薄膜；2、將石墨烯薄膜轉移到襯底上；3、根據需要制備掩膜板；4、將帶有石墨烯的襯底和掩膜板轉移到臭氧環境中；5、打開紫外光線光源，對石墨烯薄膜進行圖形化。

實施例1：

本實施例石墨烯薄膜的圖形化方法，包括以下步驟：

1)、制備石墨烯薄膜并轉移到襯底上；

首先采用化學氣相沉積的方法在技術在金屬薄膜上生長石墨烯薄膜，所述金屬薄膜為銅箔、鋁箔或鎳箔；然后將所得石墨烯薄膜轉移到PET薄膜襯底上。

2)、制作石墨烯掩膜板；

根據需要獲得的圖形制備掩膜板，本實施例的掩模板為鏤空的錫箔紙掩膜板。

3)、將石墨烯掩膜板和石墨烯薄膜放置在臭氧環境中；

放置時注意將掩膜板放置在石墨烯薄膜和紫外線光源之間。